随机点蚀圆钢管构件力学性能劣化的数值分析

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1、学校代码：10286分类号：TU392.3密级：公开UDC：624学号：151027工程硕士学位论文随机点蚀圆钢管构件力学性能劣化的数值分析（学位论文形式：应用研究）研究生姓名：何剑侠导师姓名：叶继红教授秦雅菲高工申请学位类别工程硕士学位授予单位东南大学工程领域名称建筑与土木工程论文答辩日期2018年6月1日研究方向大跨空间结构学位授予日期2018年6月日答辩委员会主席潘金龙教授评阅人2018年6月6日No:SEU-151027东南大学工程硕士学位论文随机点蚀圆钢管构件力学性能劣化的数值分析研究生：何剑侠导师：叶继红教授本课题来源于国家基

2、金重点项目：多层轻钢龙骨式复合剪力墙结构体系创新、基础理论与设计方法研究（项目批准号：51538002）中国南京东南大学二〇一八年五月DissertationforMasterDegreeNo:SEU-151027MechanicalPropertiesDeteriorationAssessmentofRandomPittingSteelTubeMembersusingNumericalMethodADissertationSubmittedtoSoutheastUniversityFortheEngineeringDegreeofMas

3、terofEngineeringBYHeJianxiaSupervisedbyProf.YEJihongSchoolofCivilEngineeringSoutheastUniversityNanjing,P.R.ChinaMay,2018东南大学学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在

4、论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签名：日期：2018.06东南大学学位论文使用授权声明东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆、《中国学术期刊（光盘版）》电子杂志社有限公司、万方数据电子出版社、北京万方数据股份有限公司有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布（包括以电子信息形式刊登）论文的全部内容或中、英文摘要等部分内容。论文的公布（包括以电子信息形式刊登）授权东南大学研究生院办理。

5、研究生签名：导师签名：日期：2018.06摘要随机点蚀圆钢管构件力学性能劣化的数值分析学校名称：东南大学研究生姓名：何剑侠导师姓名：叶继红教授摘要网壳等空间结构具有结构形式灵活、外形美观等优点，其应用越来越广泛。随着使用年限的增加，腐蚀会使空间结构的力学性能出现不同程度的劣化，相较于其他腐蚀，点蚀是一种常见的剧烈的腐蚀形态，其对结构安全尤为有害。因此，圆钢管作为网壳等空间结构的主要构件，研究圆钢管点蚀构件力学性能的劣化意义深远。本文基于真实腐蚀数据统计规律，建立随机点蚀圆钢管构件有限元模型，分析轴拉、轴压、剪力作用下随机点蚀圆钢管构件力学

6、性能的劣化规律，提出相应力学性能劣化的实用计算方法。本文主要内容及结论如下：1.根据真实腐蚀相关统计规律，建立以蚀孔形状、蚀孔尺寸和蚀孔位置为主要内容的随机点蚀数值模型。通过Matlab编程获取随机点蚀数值模型数据，并将其编制成APDL语言，最终采用ANSYS有限元软件建立随机点蚀圆钢管构件有限元模型。2.点蚀构件端部施加轴拉作用，分析随机点蚀圆钢管构件弹性模量、屈服强度和极限强度的劣化规律，提出随机点蚀圆钢管构件弹性模量、屈服强度和极限强度的劣化分析方法。分析表明，轴拉作用下，采用均匀点蚀考虑随机点蚀构件力学性能的劣化偏于不安全；最大截

7、面损失率可定量评估点蚀构件屈服强度和极限强度的劣化，锈蚀率可定量评估点蚀构件弹性模量的劣化。进而结合最大截面损失率与锈蚀率拟合函数关系式和锈蚀率的时变模型,给出轴拉作用下极限强度劣化系数、屈服强度劣化系数、弹性模量劣化系数的实用计算公式。3.点蚀构件端部施加轴压作用，分析轴压作用下随机点蚀圆钢管构件弹性模量和不同阶段屈曲荷载的劣化规律，提出随机点蚀圆钢管构件稳定的劣化分析方法。分析表明，轴压和轴拉作用下点蚀构件弹性模量的劣化规律相同；锈蚀率可定量评估点蚀构件弹性阶段和弹塑性阶段屈曲荷载的劣化、正则化长细比可定量评估点蚀构件塑性阶段屈曲荷载

8、的劣化。进而结合钢结构设计规范中稳定的设计公式，给出轴压作用下点蚀构件稳定的实用设计公式。4.点蚀构件端部施加剪力作用，分析随机点蚀圆钢管构件剪切模量和剪切强度的劣化规律，提出随机点蚀圆钢管构